CN117428361A - 一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，涉及核级承压设备安装技术领域，包括以下步骤：对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测；在轧制钢板焊接表面位置处，进行开槽，然后对开槽区进行渗透或磁粉检测；采用焊接填充材料对开槽区进行堆焊填充，形成内镶填充区；对内镶填充区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测；将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处。本发明提通过在轧制钢板表面开槽内镶或者熔覆堆焊，解决了轧制钢板作为大型结构模块墙体材质时，无法进行分层开裂检测的问题，提高了基础构件与轧制钢板之间的焊接质量，避免由于核级承压设备的基础构件受拉导致焊缝出现的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及模块化建造条件下的核级承压设备安装技术领域，具体涉及一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法。
背景技术
在常规的核级承压设备支承件安装时，与其相连的基础构件，一般是在土建施工阶段通过提前预埋锚固板的方式进行处理。在核电厂投运后，核级承压设备的载荷的支承载荷，主要是通过与其相连的基础构件传递到核电厂土建结构基础中。
当压水堆核电厂采用模块化建造技术，核级承压设备支承件与土建大型双层钢板混凝土结构模块相连接时，若结构模块墙体材质为轧制碳钢板，且受结构模块内部结构的影响，轧制碳钢板母材的背面不可达，或受轧制钢板母材背面结构件的影响，无法对焊缝底部的母材进行直探头超声检测时，轧制钢板会出现分层开裂的可能，影响焊接质量。
核级承压设备支承连接结构模块基础构件的板厚较厚、焊接空间有限、焊接拘束度较大，易于在焊缝底部母材、焊接填充区、以及热影响区产生缺陷。为了防止缺陷的产生，需要严格按照焊接工艺规程进行焊接，尤其是控制焊接热输入，焊接预热、后热及焊后热处理的温度监控及处理时机。对于沿厚度方向受载的焊缝底部母材的分层缺陷需要进行超声检测。在焊接实施前，需确定超声检测所采用的方法，然后才能确定焊接形式，避免在焊接完成后无法进行焊缝底部母材分层缺陷的超声检测。
轧制碳钢板并不是一种各向同性的材料，沿板厚方向受载时的性能最差。沿板厚方向有受拉载荷的焊缝时，填充金属的收缩和所受的其他各种拘束，都有可能在沿板厚方向产生较大的应力或应变，出现平行于轧制方向的阶梯形层状裂纹。现有技术中，如图1（a）-图1（c）所示，T型接头通过全熔透和部分熔透焊接的形式，将构件焊接在底部的母材上，但是这种方式受沿板厚方向的受载状态、钢板的材质、夹杂物分布、焊缝含氢量、接头的受力状态，以及焊接施工的工艺等影响，当基础构件为受拉载荷时，基础构件焊缝底部的轧制碳钢板母材出现分层开裂的可能，因此，这种焊接方式是一种难以修复的失效类型。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，能够解决轧制钢板作为大型结构模块墙体材质时的焊接问题。
本发明的技术方案如下：
在本发明的第一方面，提供了一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，包括以下步骤：
对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测；
在轧制钢板焊接表面位置处，进行开槽，然后对开槽区进行渗透或磁粉检测；
采用焊接填充材料对开槽区进行堆焊填充，形成内镶填充区；
对内镶填充区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测；
将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处，焊缝根部表面进行渗透或磁粉检测，然后再进行填充焊接，焊接完成后，焊缝表面进行渗透或磁粉检测，焊缝区进行斜探头超声检测。
在本发明的一些实施方式中，通过机械切削或者打磨的方式进行开槽，开槽区的深度不超过13mm，开槽区的底部边缘比焊缝边缘至少大10mm。
在本发明的一些实施方式中，所述焊接填充材料的抗拉强度应不大于轧制钢板母材最小抗拉强度与80 MPa之和。
在本发明的一些实施方式中，将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处时，焊缝结构形式为全熔透焊缝、半熔透焊缝或角焊缝。
在本发明的一些实施方式中，当轧制钢板的厚度小于25mm时，在焊接承压设备支承连接结构模块基础构件时，焊缝底部的母材无需考虑分层开裂的影响。
在本发明的一些实施方式中，采用轧制钢板作为母材时，在钢板制造过程中对硅、硫含量进行控制。
在本发明的一些实施方式中，所述直探头超声检测过程中，所探得的任何层状缺陷的显示，如果超过被焊零件中较薄零件厚度的一半为直径所画出的圆时，则视为不合格；反之为合格。
在本发明的一些实施方式中，所述磁粉或渗透检测过程中，非相关显示应进行表面处理后再次通过相同的检测方式进行确认。
在本发明的一些实施方式中，所述斜探头超声检测过程中，根据显示波幅和焊缝中缺陷的长度判断焊缝是否合格。
在本发明的第二方面，提供了一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，包括以下步骤：
对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测；
在轧制钢板焊接表面位置处，进行外覆堆焊，形成外覆堆焊区；
对外覆堆焊区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测；
将基础构件焊接在轧制钢板外覆堆焊区表面处，焊缝根部表面进行渗透或磁粉检测，然后再进行填充焊接，焊接完成后，焊缝表面进行渗透或磁粉检测，焊缝区进行斜探头超声检测。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，通过在轧制钢板表面开槽内镶或者熔覆堆焊，解决了轧制钢板作为大型结构模块墙体材质时，无法进行分层开裂检测的问题，提高了基础构件与轧制钢板之间的焊接质量，避免由于核级承压设备的基础构件受拉导致焊缝出现的缺陷。
本发明提供的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，通过在焊缝过程中进行直探头超声检测、渗透或磁粉检测，可以实时监测焊缝质量，进而根据焊缝焊接质量采取相应的措施，确保焊缝质量。
附图说明
图1（a）为现有技术中T型接头全熔焊缝的示意图；
图1（b）为现有技术中角焊缝的示意图；
图1（c）为现有技术中轧制钢板出现分层开裂的示意图；
图2（a）为实施例1中进行直探头超声检测的示意图；
图2（b）为实施例1中在轧制钢板表面进行开槽的示意图；
图2（c）为实施例1中在轧制钢板表面进行内镶堆焊的示意图；
图2（d）为实施例1中在轧制钢板内镶堆焊区进行直探头超声检测的示意图；
图2（e）为实施例1中在轧制钢板表面内镶堆焊层焊接基础构件的示意图；
图3（a）为实施例2中进行直探头超声检测的示意图；
图3（b）为实施例2中在轧制钢板表面进行外覆堆焊的示意图；
图3（c）为实施例2中在轧制钢板表面外覆堆焊层焊接基础构件的示意图。
图中：1、轧制钢板；2、内镶堆焊层；3、基础构件；4、外覆堆焊层。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
本发明的一种典型的实施方式中，提出一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，包括以下步骤：
如图2（a）所示，对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测，通过直探头超声检测可以判断轧制钢板是否存在缺陷，是否能够满足基础构件的焊接要求，若轧制钢板经过检测后质量合格则可以进行下一步处理，若不合格则需要更换轧制钢板。
如图2（b）所示，在合格的轧制钢板焊接表面位置处，进行开槽，然后对开槽区进行渗透或磁粉检测。
具体的，可以通过机械切削或者打磨的方式进行开槽，开槽区的深度W不超过13mm，开槽区的底部边缘比焊缝边缘至少大10mm，然后通过渗透或磁粉检测对开槽表面进行检测，判断开槽表面是否存在缺陷。
在本实施例的一种具体实施方式中，当轧制钢板厚度T2为25mm时，开槽深度W为6mm，在此基础上，当轧制钢板厚度T2每增加10mm时，开槽深度W相应的增加1.5 mm；此外，当基础构件的宽度T1每大于轧制钢板厚度T2为10 mm时，开槽深度W相应的增加1.5 mm；但开槽深度W的总深度不能超过13 mm；开槽范围的底部边缘应比焊缝边缘大10 mm。
如图2（c）所示，采用焊接填充材料对开槽区进行堆焊填充，形成内镶填充区，所述焊接填充材料的抗拉强度应不大于轧制钢板母材最小抗拉强度与80 MPa之和，确保焊接填充材料的强度，提高焊缝质量。
对内镶填充区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测，如图2（d）所示，判断内镶填充区表面的是否存在缺陷。
将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处，焊缝根部表面进行渗透或磁粉检测，然后再进行填充焊接，如图2（e）所示，焊接完成后，焊缝表面进行渗透或磁粉检测，焊缝区进行斜探头超声检测。
进一步地，将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处时，焊缝结构形式为全熔透焊缝、半熔透焊缝或角焊缝。
在本实施例中，当轧制钢板的厚度小于25mm时，在焊接承压设备支承连接结构模块基础构件时，焊缝底部的母材无需考虑分层开裂的影响，当钢板的厚度大于25mm时，则在焊接承压设备支承连接结构模块基础构件时，焊缝底部的母材需要考虑分层开裂的影响。
在本实施例中，轧制钢板在供货时，应对钢板有无进行热处理，例如正火、正火和回火、淬火和回火等状态进行描述和标识，另外还应对表面进行磁粉或渗透检测，部分体积或100%体积直探头超声和斜探头超声检测。
在本实施例中，在轧制钢板表面熔敷堆焊或表面开槽内镶焊接过程中，需要进行焊接工艺评定，编制焊接工艺规程和无损检测工艺规程。
所述直探头超声检测过程中，所探得的任何层状缺陷的显示，如果超过被焊零件中较薄零件厚度的一半为直径所画出的圆时，则视为不合格；反之为合格。具体的，在100%参考面积内进行直探头超声检测，用6 mm直径的平底孔，深度分别为轧制钢板1/4、1/2、3/4厚度的校准块，得到距离与波幅曲线。所探得的任何层状缺陷的显示，如果超过被焊零件中较薄零件厚度的一半为直径所画出的圆时，则视为不合格。
在本实施例中，所述磁粉或渗透检测过程中，非相关显示应进行表面处理后再次通过相同的检测方式进行确认。具体的，被检表面机械加工的痕迹、表面状态、冶金不连续、堆焊层与基体金属结合部位的表面不连续性，有可能为非相关显示。任何被认为非相关显示应通过表面处理后，再次通过同样的检测方式来确认，应确保非相关缺陷不能掩盖相关缺陷。对于由缺陷引起的相关显示，当缺陷长度等于或大于3倍宽度的椭圆形显示可识别为线性显示，当缺陷长度小于3倍宽度的椭圆形显示可识别为圆形显示。只有当缺陷长度大于1.5 mm时才可认为相关缺陷，相关缺陷出现以下任意一种情况则视为不合格：（1）任何裂纹；（2）线性显示；（3）大于5 mm的圆形显示；（4）当4个或4个以上的圆形显示，边缘距离小于1.5 mm，状态成直线分布；（5）在被检区域最不利的部位处，任取主要尺寸不超过150 mm，且在4000 mm2的面积内有10个或以上的圆形显示等。
在本实施例中，所述斜探头超声检测过程中，根据显示波幅和焊缝中缺陷的长度判断焊缝是否合格。具体的，对于反射波幅度大于基准波幅度20%的所有缺陷应扩大检测范围，便于能确定缺陷的形状、性质和位置。当被检焊缝有裂纹、未熔合或未焊透的情况时，该焊缝视为不合格；当显示波幅超过基准波，且长度满足以下任意一种情况则视为不合格：（1）当厚度t小于等于19 mm时，长度为6 mm的显示；（2）当t大于19 mm，小于等于56mm时，长度为(1/3)t的显示；（3）当t大于56mm时，长度为19 mm的显示，则视为不合格；其中，t为被检验焊缝的厚度，当焊缝是由两个不同厚度的构件焊接而成，则t为较薄构件的厚度。
通过在轧制钢板表面开槽内镶，解决了轧制钢板作为大型结构模块墙体材质时，无法进行分层开裂检测的问题，提高了基础构件与轧制钢板之间的焊接质量。
实施例二
一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，包括以下步骤：
如图3（a）所示，对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测。
在轧制钢板焊接表面位置处，进行外覆堆焊，形成外覆堆焊区；焊接填充材料的抗拉强度，应不大于轧制钢板母材最小抗拉强度与80 MPa之和；焊接高度为W，W的总的高度不能超过13 mm；外覆堆焊的边缘应比焊缝边缘大10 mm。
如图3（b）所示，对外覆堆焊区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测。
将基础构件焊接在轧制钢板外覆堆焊区表面处，焊缝根部表面进行渗透或磁粉检测，然后再进行填充焊接，如图3（c）所示，焊接完成后，焊缝表面进行渗透或磁粉检测，焊缝区进行斜探头超声检测。
通过在轧制钢板表面熔覆堆焊，解决了轧制钢板作为大型结构模块墙体材质时，无法进行分层开裂检测的问题，提高了基础构件与轧制钢板之间的焊接质量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测；
在轧制钢板焊接表面位置处，进行开槽，然后对开槽区进行渗透或磁粉检测；
采用焊接填充材料对开槽区进行堆焊填充，形成内镶填充区；
对内镶填充区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测；
将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处，焊缝根部表面进行渗透或磁粉检测，然后再进行填充焊接，焊接完成后，焊缝表面进行渗透或磁粉检测，焊缝区进行斜探头超声检测。
2.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，通过机械切削或者打磨的方式进行开槽，开槽区的深度不超过13mm，开槽区的底部边缘比焊缝边缘至少大10mm。
3.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，所述焊接填充材料的抗拉强度应不大于轧制钢板母材最小抗拉强度与80 MPa之和。
4.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，将基础构件焊接在轧制钢板内镶填充区表面处时，焊缝结构形式为全熔透焊缝、半熔透焊缝或角焊缝。
5.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，当轧制钢板的厚度小于25mm时，在焊接承压设备支承连接结构模块基础构件时，焊缝底部的母材无需考虑分层开裂的影响。
6.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，采用轧制钢板作为母材时，在钢板制造过程中对硅、硫含量进行控制。
7.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，所述直探头超声检测过程中，所探得的任何层状缺陷的显示，如果超过被焊零件中较薄零件厚度的一半为直径所画出的圆时，则视为不合格；反之为合格。
8.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，所述磁粉或渗透检测过程中，非相关显示应进行表面处理后再次通过相同的检测方式进行确认。
9.如权利要求1所述的提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，所述斜探头超声检测过程中，根据显示波幅和焊缝中缺陷长度判断焊缝是否合格。
10.一种提高核级承压设备的结构模块构件焊缝质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对轧制钢板焊接表面位置处进行直探头超声检测；
在轧制钢板焊接表面位置处，进行外覆堆焊，形成外覆堆焊区；
对外覆堆焊区表面先进行渗透或磁粉检测，再进行直探头超声检测；
将基础构件焊接在轧制钢板外覆堆焊区表面处，焊缝根部表面进行渗透或磁粉检测，然后再进行填充焊接，焊接完成后，焊缝表面进行渗透或磁粉检测，焊缝区进行斜探头超声检测。
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